laioprotection - Collogues, volume 37, CI (2002) Cl-873  Radiocesium concentrations and DNA strand breakage in two species of amphibians from the Chornobyl exclusion zone C.H. Jagoe, A.J. Majeske, T.K. Oleksyk, T.C. Glenn and M.H. Smith University of Georgia, Savannah River Ecology Laboratory, P.O. Drawer E, Aiken, SC 29802, U.S.A. Abstract. Relatively few studies have considered impacts of the 1986 nuclear accident at Chornobyl on lower vertebrate  populations. Amphibians are recognized as sensitive indicators of environmental degradation and pollution, and some  amphibian population declines may be associated with contaminant-induced stress. Amphibians also utilize both aquatic and  terrestrial habitats, which facilitates comparison ofradionuclide accumulation and effects in different environments. We sampled  sympatic frog species from a highly contaminated area within the Chornobyl exclusion zone and from a nearby, less  contaminated area in August - September 1999. Radiocesium was measured in whole frogs and in muscle samples. Whole body  mean radiocesium for Rana esculenta from Gluboke Lake, a highly contaminated area, was 22.3 Bq/g wet mass; R. terrestris from the same area contained 53.4 Bq/g wet mass. Radiocesium levels in frogs from Emerald Camp, a less contaminated area,  wereabout an order ofmagnitude lower. In both locations, whole rxxlyradiocedumconrenriauonswerehigherinR terrestris than in R. esculenta, probably reflecting dietary drffererices between species. Mean muscle radiocesium concentrations were  generally lower than whole body concentrations, and muscle and whole body concentrations were highly correlated within  individuals. We used pulsed field-gel electrophoresis to examine the size distribution ofDNAfragmentsinmuscle tissuefroma  subsample of R. terrestris from both locations. Increased proportions of smaller DNA fragments, suggesting DNA strand  breakage, occurred inR. terrestris from the more contaminated location Results support the corix^ttiatamphibiamareusefii  in assessing radionuclide accumulation and effects in contaminated areas. However, differences among species must be  considered in evaluating contaminant concentrations and potential effects.  1. INTRODUCTION Relatively few studies have considered the impacts of the nuclear accident at Chornobyl Nuclear Power Plant  (ChNPP) in April 1986 on lower vertebrates. The contaminated region around the ChNPP, the Exclusion Zone, is  dosed to agriculture and most other human activities, and represents a natural refuge inhabited by diverse and  apparently abundant wildlife. Amphibians are sensitive indicators of environmental degradation and pollution [1]  that utilize both aquatic and terrestrial ecosystems. Amphibians are represented in this zone by two species of  salamanders and nine species of frogs and toads [2]. The frogs Rana terrestris mdR esculenta are locally  abundant in the highly contaminated marshes inside of the Exclusion Zone. These amphibians could serve as  useful biomonitors in contaminated areas because they integrate aquatic and terrestrial environments and can be  obtained in large quantities for population studies.  Frequency distributions of radionuclides in animals are seldom normal andfrequentlyskewed [3]. Knowledge  of frequency distributions of radionuclide concentrations within populations is useful for a variety of reasons.  For example, trophic transfer may be directly influenced by the distribution of contaminants among food items [4]  because the probability of encountering a highlyrantarninatedprey item is related to thefrequencydistribution,  particularly the distribution's mean, variance, kurtosis and skewness. Contaminant distributions may also allow  inference about the biological processes influencing contaminant uptake and transfer. A study of the distnbutions  of  '"Cs among functionally different but closely related organisms may provide information about factors  influencing contaminant uptake and accumulation.  When amphibians are present in contaminated areas, they can serve as model species for studies of genetic  responses to radiation exposure. Female frogs lay hundreds of eggs per clutch, making them an ideal group for  laying gerniline mutations in vertebrate species [cf 5]. Exposure to ioriizing radiation can produce anumber of  genetic alterations, including breakage of DNA strands. Such lesions, or their inaccurate repair, can result in  higher level effects such as carcinogenesis or heritable mutations. A number oftechniques have been proposed to  tet DNA strand breakage [6,7], but detecting DNA strand breaks at environmentally-realistic levels at  radiation exposure has proven difficult. This may be because chronic irradiation does not break DNA into small  fragments that are readily detectable, but instead yields largerfragmentsthat are more difficult to separate with  Article published by EDP Sciences and available at http://www.radioprotection.org or http://dx.doi.org/10.1051/radiopro/2002217